Відмінності між гравітаційним і електростатичним полями

Незважаючи на математичне схожість формул, якими описуються гравітаційне і електростатичне поля, між ними існують і великі відмінності. Насамперед завдяки гравітаційному взаємодії тіла можуть тільки притягатися. Якщо в поле дії якої-небудь маси виявиться інша маса, то на неї завжди буде діяти сила, спрямована у бік першої. У той же час електростатичне поле може створюватися двома видами зарядів, і в результаті цього може виникати як тяжіння, так і відштовхування.
Сила гравітаційного поля мізерно мала в порівнянні з силою поля електростатичного. Інакше й бути не може. Адже в гравітаційному полі існує тільки один вид взаємодії – притягання. Якби гравітаційне тяжіння було таким же сильним, як електростатичне, всі планети, зірки і галактики давно б уже «злиплися» в єдину масу. Ніякої інерції не вистачило б для того, щоб утримати планету на орбіті, якби сила тяжіння Сонця була хоча б приблизно дорівнює електростатичного силі. А остання, незважаючи на свою величезну величину, не виробляє у Всесвіті руйнівної дії через те, що всі її тяжіння в точності врівноважуються відштовхування. Все речовина є сумішшю позитивних протонів і негативних електронів, притягивающихся і отталкивающихся з неймовірною силою. Але між зарядами цих частинок існує точний баланс, тому звичайні тіла не відчувають ні тяжіння, ні відштовхування. Р. Фейнман наводить такий розрахунок. Якби у вашому тілі або в тілі вашого сусіда, що стоїть від вас на відстані витягнутої руки, електронів виявилося б усього на 1% більше, ніж протонів, то сила вашого відштовхування була б досить великий, щоб підняти вагу, рівний вазі Землі!

Обчислити, у скільки разів електростатична сила перевищує гравітаційну, можна, вимірявши співвідношення сили електричного відштовхування електронів (через те, що всі вони мають однаковий негативний заряд) і сили їх взаємного притягання (через те, що вони мають масу). Це відношення не залежить від відстані між електронами і є однією зі світових констант. Виявляється, що сила тяжіння дорівнює силі відштовхування, розділеної на 1042!
Перевірте свої знання
1. Що називається напруженістю гравітаційного (електростатичного) поля?
2. У чому полягають подібності та відмінності гравітаційного і електростатичного полів?
3. Що сталося б, якби сила гравітаційного поля була такою ж, як і сила електростатичного?
4. Чому між електронами існують як сили тяжіння, так і сили відштовхування? Яке їхнє приблизне співвідношення?

Посилання на основну публікацію